| 研究課題/領域番号 |
19H01823
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
齋藤 晋 東京工業大学, 理学院, 教授 (00262254)
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| 研究分担者 |
豊田 雅之 東京工業大学, 理学院, 助教 (30536587)
平山 博之 東京工業大学, 理学院, 教授 (60271582)
橋詰 富博 東京工業大学, 理学院, 特任教授 (70198662)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | グラフェン / 電子構造計算 / 半導体 / ナノサイエンス / ナノテクノロジー / STM / 第一原理計算 / 第一原理電子構造計算 / 周期構造修飾 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
グラフェンにおいては、通常の金属物質における伝導電子とは異なり、常に一定速度で動きまわる伝導電子が存在します。そのため、特異な電子物性を示すことから注目されてきましたが、もし半導体的な電子構造を持つグラフェン系が実現できれば、その強靭な機械的特性により、一原子層からなる究極の「半導体ウエハ」として、新たなデバイス構築の舞台となると期待されます。本プロジェクトでは、通常と異なるグラフェン系の伝導電子の特性を踏まえ、ある周期で構造修飾を導入することで半導体的な電子物性を持つグラフェンを作成できることを理論と実験の共同研究で実証し、機能性を持つ半導体グラフェン物質群を創製することを目指しています。
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| 研究成果の概要 |
特異な電子的特性と強靭な機械的特性を持つ原子層物質であるグラフェンは、2004年に実験的に合成されて以降、次世代のデバイス素子を始めとする広範な応用が期待され、研究が展開されている。申請者のグループは、グラフェンの実験合成に先立つ2002年に、元々は金属的な伝導特性をもつグラフェンが周期構造修飾により半導体化することを報告していたが、本研究では、デバイス応用を見据えて、周期構造修飾された半導体グラフェンの電子構造の精密かつ系統的な理論予測を実現した。さらに、実験研究により、イオンビームを用いた周期構造修飾の導入方法を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高い電気伝導度を示すグラフェンを半導体化することができれば、たった一原子膜からなる究極の半導体ウエハーとして、そのデバイス応用が非常に有望になる。周期構造修飾による半導体化グラフェンは、導入する周期長および構造修飾のサイズをコントロールすることでその半導体特性を変化させ、調整することができると期待されるため、非常に重要な研究課題である。しかし、多様な構造・多様な周期での修飾が可能なため、まだその研究は緒に就いたばかりであった。本研究により、広範かつ系統的な理論予測がなされ、また、実験的にも現実的な構造修飾手法が同定されたことから、グラフェンのデバイス応用に向けた着実な研究成果となった。
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